隨著通信、電腦及其周邊產(chǎn)品和家用電器不斷向高頻化,、數(shù)字化方向發(fā)展,，對元器件的小型化、集成化以至模塊化要求愈來愈迫切,。有人曾夸張地預言,，以后的電子工業(yè)將簡化為裝配工業(yè)———把各種功能模塊組裝在一起即可。LTCC(低溫共燒陶瓷)以其優(yōu)異的電學,、機械,、熱學及工藝特性，將成為未來電子器件集成化,、模塊化的首選方式,，在國外及我國臺灣省發(fā)展迅猛，已初步形成產(chǎn)業(yè)雛形,。 LTCC應用日漸廣泛 利用LTCC制備片式無源集成器件和模塊具有許多優(yōu)點,，首先，陶瓷材料具有優(yōu)良的高頻高Q特性,；第二,，使用電導率高的金屬材料作為導體材料，有利于提高電路系統(tǒng)的品質(zhì)因子,；第三,，可適應大電流及耐高溫特性要求，并具備比普通PCB電路基板優(yōu)良的熱傳導性,；第四,，可將無源組件埋入多層電路基板中，有利于提高電路的組裝密度,；第五,，具有較好的溫度特性，如較小的熱膨脹系數(shù),、較小的介電常數(shù)溫度系數(shù),，可以制作層數(shù)極高的電路基板，可以制作線寬小于50μm的細線結(jié)構(gòu),。另外,，非連續(xù)式的生產(chǎn)工藝允許對生坯基板進行檢查，從而提高成品率,，降低生產(chǎn)成本,。
LTCC器件按其所包含的元件數(shù)量和在電路中的作用，大體可分為LTCC元件,、LTCC功能器件,、LTCC封裝基板和LTCC模塊基板。
LTCC功能器件 早期通信產(chǎn)品內(nèi)的濾波器和雙工器多為體積很大的介質(zhì)濾波器和雙工器?，F(xiàn)在GSM和CDMA手機上的濾波器已被聲表面濾波器取代或埋入模塊基板中,，而PHS手機和無繩電話上的濾波器則大多為體積小,、價格低、由LTCC制成的LC濾波器,，藍牙和無線網(wǎng)卡則從一開始就選用LC濾波器,。
由LTCC制成的濾波器包括帶通、高通和低通濾波器三種,，頻率則從數(shù)十MHz直到5.8GHz,。LC濾波器在體積、價格和溫度穩(wěn)定性等方面有其無可比擬的優(yōu)勢,，其不斷受到廣泛重視就不難理解了,。
由LTCC制作的上述射頻器件在國外和我國臺灣省已有數(shù)年的歷史，日本的村田,、東光,、TDK、雙信電機,，我國臺灣省的華信科技,、ACX，韓國的三星等都在批量生產(chǎn)和銷售,。我國內(nèi)地在2003年才從展覽會和網(wǎng)頁上看到,，南玻電子公司和另一家公司著手開發(fā)類似產(chǎn)品。
LTCC片式天線 WLAN和藍牙設(shè)備通信距離短,，收發(fā)功率小,，對天線的功率和收發(fā)特性要求不高，但對天線所占PCB的面積及成本要求很嚴,。由LTCC制備的片式天線具有體積小,、便于表面貼裝、可靠性高,、成本低等顯著優(yōu)點,，已廣泛用于WLAN和藍牙,。
LTCC模塊基板 電子元件的模塊化已成為業(yè)界不爭的事實,，其中尤其以LTCC為首選方式?？晒┻x擇的模塊基板有LTCC,、HTCC(高溫共燒陶瓷)、傳統(tǒng)的PCB如 FR4和PTFE(高性能聚四氟已烯)等,。HTCC的燒結(jié)溫度在1500℃以上,，與之匹配的難熔金屬如鎢、鉬/錳等導電性能較差,，燒結(jié)收縮不如LTCC易于控制,。LTCC的介電損耗比RF4低一個數(shù)量級,。PTFE的損耗較低，但絕緣性都較差,。LTCC比大多數(shù)有機基板材料可更好地控制精度,。沒有任何有機材料可與LTCC基板的高頻性能、尺寸和成本進行綜合比較,。
國外和我國臺灣省對LTCC模塊基板的研究可謂如火如荼,，已經(jīng)有多種LTCC模塊商業(yè)化生產(chǎn)和應用。僅生產(chǎn)手機天線開關(guān)模塊(簡稱ASM)的就有村田,、三菱電工,、京瓷、TDK,、Epcos,、日立、Avx等十多家,。此外還NEC,、村田和愛立信等公司的藍牙模塊、日立等公司的功放模塊等等,，都是由LTCC工藝制成的,。
LTCC模塊因其結(jié)構(gòu)緊湊、耐機械沖擊和熱沖擊性強,，目前在軍工和航天設(shè)備上受到極大關(guān)注和廣泛應用,。今后其在汽車電子上的應用將會非常廣泛。國產(chǎn)化成為LTCC器件發(fā)展契機 國內(nèi)LTCC器件的開發(fā)比國外至少落后5年,。這主要是由于電子終端產(chǎn)品發(fā)展滯后造成的,。
LTCC功能器件和模塊主要用于GSM、CDMA和PHS手機,、無繩電話,、WLAN和藍牙等通信產(chǎn)品，除40多兆的無繩電話外,，這幾類產(chǎn)品在國內(nèi)是近5年才發(fā)展起來的,。國內(nèi)的終端產(chǎn)品為了盡快搶占市場，最初的設(shè)計方案大都是從國外買來的,，甚至方案與元器件打包采購,，其所購方案都選用了國外元器件。前幾年終端產(chǎn)品生產(chǎn)廠的主要目標是擴大市場份額,，成本壓力不大,，無法顧及元器件國產(chǎn)化。隨著終端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，價格和成本競爭將日趨激烈,，元器件的國產(chǎn)化必將提上議事日程,，這將為國內(nèi)LTCC器件的發(fā)展提供良好的市場契機。
LTCC器件的開發(fā)與生產(chǎn),，必須兼顧材料,、設(shè)計及工藝與設(shè)備三個方面。
材料 LTCC器件對材料性能的要求包括電性能,、熱機械性能和工藝性能三方面,。
介電常數(shù)是LTCC材料最關(guān)健的性能。由于射頻器件的基本單元———諧振器的長度與材料的介電常數(shù)的平方根成反比,，當器件的工作頻率較低時(如數(shù)百兆赫茲),，如果用介電常數(shù)低的材料，器件尺寸將大得無法使用,。因此,，最好能使介電常數(shù)系列化以適用于不同的工作頻率。
介電損耗也是射頻器件設(shè)計時一個重要考慮參數(shù),，它直接與器件的損耗相關(guān),。理論上希望越小越好。
介電常數(shù)的溫度系數(shù),，這是決定射頻器件電性能的溫度穩(wěn)定性的重要參數(shù),。
為了保證LTCC器件的可靠性，在材料選擇時還必須考慮到許多熱機械性能,。其中最關(guān)健的是熱膨脹系數(shù),，應盡可能與其要焊接的電路板相匹配。此外,，考慮到加工及以后的應用,，LTCC材料還應滿足許多機械性能的要求，如彎曲強度σ,、硬度Hv,、表面平整度、彈性模量E及斷裂韌性KIC等等,。
工藝性能大體可包括如下方面：第一,，能在900℃以下的溫度下燒結(jié)成致密、無氣孔的顯微結(jié)構(gòu),。第二,，致密化溫度不能太低,，以免阻止銀漿料和生帶中有機物的排出,。第三，加入適當有機材料后可流延成均勻、光滑,、有一定強度的生帶,。
目前，國際上有duPont,、Ferro和Heraeus三家提供數(shù)種介電常數(shù)小于10 的生帶,，國內(nèi)開發(fā)LTCC器件的研究所也都在采用這些生帶。這些生帶存在兩個問題：首先,，介電常數(shù)未系列化,，不利于設(shè)計不同工作頻率的器件。第二,，這些生帶開發(fā)商并無實際使用生帶進行設(shè)計和生產(chǎn)的經(jīng)驗,，比較注重生帶與銀漿料的匹配性和工藝性能，對于設(shè)計對生帶的要求的掌握并不詳盡,。Heraeus目前似乎更著重于銀漿和介電粉料的開發(fā),，似有退出生帶生產(chǎn)之勢，不知是否代表一種趨勢,。
國內(nèi)目前LTCC材料基本有兩個來源,，一是購買國外生帶，二是器件生產(chǎn)廠從原料開發(fā)起,。這些都不利于快速,、低成本的開發(fā)出LTCC器件。因為,，第一種方式會增加生產(chǎn)成本,，第二種方式會延緩器件的開發(fā)時間。目前清華大學材料系,、上海硅酸鹽研究所等單位正在實驗室開發(fā)LTCC用陶瓷粉料,，尚未到批量生產(chǎn)的程度。國內(nèi)現(xiàn)在亟須開發(fā)出系列化的,、最好有自主知識產(chǎn)權(quán)的LTCC用陶瓷粉料,，專業(yè)化的生產(chǎn)系列化LTCC用陶瓷生帶，為LTCC器件的開發(fā)奠定基礎(chǔ),。南玻電子公司正在用進口粉料,，開發(fā)出介電常數(shù)為9.1、18.0和37.4的三種生帶,，厚度從 10μm到100μm,，生帶厚度系列化，介電常數(shù)半系列化,，為不同設(shè)計,、不同工作頻率的器件開發(fā)奠定了基礎(chǔ),。
設(shè)計 LTCC器件的設(shè)計包括電性設(shè)計、應力設(shè)計和熱設(shè)計等諸多方面,，其中以電性設(shè)計最為關(guān)鍵,。由于LTCC器件中包括多個等效分立元件，互相間耦合非常復雜,，工作頻率往往較高,，更多的是采用電磁場而不是電路的概念。用過去的集總參數(shù)電路設(shè)計的方法是無法設(shè)計LTCC器件的,。國內(nèi)尚未看到有關(guān)LTCC器件電性設(shè)計的報道,，這大概是制約LTCC器件開發(fā)的另一個重要因素。香港青石集成微系統(tǒng)公司(CiMS)長期從事微波電磁場的研究與LTCC器件的設(shè)計,，頗有造詣,。CiMS采用先進的電磁場模擬優(yōu)化軟件為南玻電子設(shè)計了多款LC濾波器和模塊，取得了良好的效果,。
由電磁場模似設(shè)計軟件可對生帶和銀電極的頻率響應,、損耗等進行定量分析，從而指導實際研發(fā),，縮短研發(fā)周期和成本,。
工藝設(shè)備 LTCC器件的顯著優(yōu)點之一是其一致性好、精度高,。而這完全有賴于所用材料的穩(wěn)定性和工藝設(shè)備的精度,。國內(nèi)目前尚沒有生產(chǎn)廠可制造與LTCC有關(guān)的成型設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計,，國內(nèi)南玻電子引進了一條完整的LTCC生產(chǎn)線,，另外約有4家研究所已經(jīng)或正在引進LTCC中試設(shè)備，開發(fā)軍工用LTCC模塊,。
LTCC設(shè)備的關(guān)健是其精度和自動控制程度,。南玻電子每臺LTCC設(shè)備均是當今世界精度最高、全自動控制的,。